径射状可展天线反射器结构设计与动力学分析

结构动力学分析是大口径空间天线研制工作的重要组成部分。本文将多级剪刀机构与复式螺旋机构组合,提出了一种新型的径射状可展天线反射器结构,设计了18 m口径的天线反射器,并建立了工作状态时的天线反射器结构有限元模型。采用ANSYS软件计算了径射状天线反射器的固有频率、谐响应和冲击响应,并研究了索网拉力、材料阻尼等对冲击响应的影响规律,为该天线的结构参数优化和阻尼设计提供了依据。     

混合动力两级行星机构动力耦合系统动力学建模及分析

以基于双转子电机的混合动力传动系统的两级行星齿轮机构动力耦合系统为研究对象,考虑前后两级行星齿轮机构的齿轮副啮合刚度、中心构件的扭转支撑刚度、连接部分的扭转耦合刚度、各构件惯性等基本因素,详细推导并建立两级行星齿轮耦合系统的纯扭转动力学模型。利用两级行星齿轮机构的有关参数进行特征值问题求解,得到系统整体模型的固有特性,按照振型特点把系统的振动形式划分为三种模式:整体扭转振动模式、前排行星轮振动模式和后排行星轮振动模式。在整体模式下固有频率为单根,系统各构件均以一定幅度做扭转振动;前、后排行星轮模式下固有频率均为二重根,且除了其自身外,其他构件均无振动。归纳分析得到的各振动模式特征与前人有关结论相吻合。同时指出连接部分的耦合刚度对系统振动特性的影响,并作了初步分析。     

环形桁架天线展开动力学分析

基于Lagrange动力学方程,考虑天线系统动能、索网弹性势能、重力势能及系统耗散能等,建立了环形桁架天线展开过程的动力学模型。根据构建的动力学模型,给定预设驱动,对其进行正动力学分析,对天线的完整展开过程进行仿真分析。扭簧和电机拉动绳索联合驱动实现了天线的展开,研究了扭簧驱动及电机拉动绳索驱动的参数变化对天线展开过程的影响。研究结果可为天线的展开过程提供指导。     

基于刚柔耦合模型的行星传动固有特性分析

采用动态子结构法建立计入内齿圈柔性的行星传动刚柔耦合动力学模型,将内齿圈视为弹性连续体,导出内外约束条件下的运动微分方程,并将其与刚体构件的集中参数方程相结合,构建出系统的运动微分方程。基于所建模型,进行柔性齿圈直齿行星齿轮系的自由振动分析和相关试验验证。理论分析揭示出此类系统的振型可归结为4类:中心构件扭转振动模式、中心构件平移振动模式、行星轮振动模式和内齿圈振动模式,并给出每类振动模式的特征和降阶计算公式。数值仿真表明,内齿圈柔性使系统低阶固有频率降低,且新呈现的内齿圈振动模式对应的固有频率位于整个系统固有频率的中低频段,故在后续行星轮系的动态设计中应计及齿圈柔性的影响。振动试验则表明,内齿圈柔性对系统振动特性存在一定影响,除啮频激励和箱体结构共振外,行星传动中还存在低阶谐振现象;对于中低速工况下且太阳轮浮动的行星传动而言,减小齿圈柔性有利于降低系统振动。     

双机传动机电耦合的动力学特性的仿真分析

以回转双机驱动的振动机为例,建立了该机的力学和数学模型,并进行了离散化,并对各种工况下的系统仿真图,依据达郎伯原理进行了动力学分析,进而得出能量的传递与系统同步状态的内在的必然联系。     

健骑机刚柔耦合动力学仿真分析

为准确描述健骑机在工作过程中的性能,基于刚柔耦合理论,联合运用ADAMS和ANSYS软件,分析健骑机的动力学问题。首先完成健骑机多刚体简化模型的动力学仿真。应用ANSYS计算了健骑机底座的模态和谐响应等动力学特性。在ADAMS中将底座视为柔性体进行健骑机的动力学仿真,并与多刚体动力学仿真结果对比分析。结果表明,与多刚体模型相比,刚柔耦合模型的仿真结果能更准确地反映健骑机实际工作时的动态性能,提高健骑机的结构设计效率。     

主轴系统的刚柔耦合接触动力学仿真分析

以高速数控铣床主轴多体系统为例,研究了主轴刚柔耦合多体系统的输出响应的动态特性。从柔性多体动力学的基本原理出发,系统地分析了主轴系统刚柔耦合的动力学模型的原理,提出基于修正的Craig-Bampton法建立主轴系统刚柔耦合的接触动力学模型的方法。基于虚拟样机模型,综合考虑齿轮传动的时变啮合刚度、间隙、摩擦和切削力等影响动态响应的接触因素,分析出轴承结合部、驱动转速和齿轮啮合等的时变特性对主轴系统动态响应的影响。仿真结果与理论和实验分析结果相一致。该仿真算法可以有效地解决考虑多动态参数激励的主轴系统的动态响应问题。     

大型回转零件有限元热与瞬态动力学耦合分析

以一种屏压机的关键部件大盘为研究对象。其结构在高速、高温工作情况下能否满足性能要求将直接影响产品的质量。为了预测大盘的工作性能，我们首先建立了大盘转台的实体建模，然后采用有限元方法进行热与瞬态动力学耦合分析，从而获得大盘转台的动态特性参数．这些分析不仅为优化设计提供必要的参考数据，而且为进一步提高产品设计水平打下坚实的基础。     

智能振动压实系统的整体动力学耦合分析

针对振动模式可调的新型智能化压路机的机构特点和工作特性,建立整体耦合动力学模型,给出压实过程中压实机构与物料连耦、打滑和跳振情况下的数学模型.以YZC12型智能化压路机为例,分析了系统在不同振动模式下,垂直方向和水平方向相互耦合的激振动力响应特性,与水平振荡单一模式振动模型进行了比较分析,并通过高速路沥青的现场施工压实试验予以验证.结果表明,综合考虑系统耦合振动特性的整体耦合动力学模型比现有的单一模式振动模型更适合于智能机构压实系统.     

履带车辆变速箱动力学建模及耦合特性分析

变速箱是履带车辆核心部件之一,为了能够准确描述变速箱运行过程中内部的耦合特性,在建立变速箱多刚体模型的基础上,将其中箱体、传动轴及轴承柔性化,建立了变速箱刚柔耦合动力学仿真模型。以某实际工况为例,对比分析了刚性模式和刚柔耦合模式下齿轮副动态啮合力的变化规律,得到了各传动轴的载荷特性及箱体表面加速度的时频域曲线,并利用台架实验对变速箱刚柔耦合模型的准确性进行了验证。仿真过程及结果为后续履带车辆变速箱状态监测与故障诊断的研究提供了模型和理论依据。     

大型星载天线的展开系统失效树分析

针对某周边桁架式大型星载天线进行了展开可靠性研究,重点在于展开机构的运动可靠性。首先分析了该大型天线的展开机理,并应用失效树分析方法建立起展开系统的失效树。随后探讨了星载天线展开机构可靠性的建模和底事件的失效概率计算,并在此基础上对系统的可靠度进行了预测。可靠性分析的结果表明：提高系统可靠性的关键环节在于防止动力矩不足和避免卡滞失效问题。     

大型柔性可展天线的频率优化和扰动响应预示

大型柔性可展开天线的高柔性、低阻尼特性给天线的稳定控制和卫星的姿态控制提出了严苛要求。结合某大型柔性可展开天线的研制,开展了大型柔性可展开天线的频率优化设计和扰动响应分析。对其中影响天线基频的两个重要因素——天线支撑结构刚度和扫描机构刚度进行了敏感性分析。在此基础上开展了天线模态频率仿真与试验,给出了天线在俯仰角度-10°～25°和方位角度-10°～10°组合工况下绕转动坐标系惯量、基频与扫描角度的对应关系。完成了天线在平台扰动激励下的响应分析,给出了扰动激励对天线反射器型面误差和指向偏差的影响。仿真结果显示,通过频率优化设计后的大型柔性可展开天线对卫星扰动激励不敏感,可以满足设计要求。     

基于流固耦合气体轴承-转子系统的动态特性分析

机床切削过程中所受的切削力可假设为稳态力和动态扰动力的合力,为探究以气体轴承作为支承的电主轴系统的动态特性,以正弦波作为动态扰动加载形式,提出采用简谐激励法与双向流固耦合数值模拟相结合的方法对气体轴承-转子系统的简化模型进行动态特性研究;对动刚度和阻尼系数进行辨识,并通过模态分析获得转子不同稳态力下系统振型及固有频率变化规律。研究结果表明：随稳态力的增加,下径向轴承的Kyy增长速率大于Kxx,而交叉刚度和交叉阻尼均几乎不变;下径向轴承的主刚度大于交叉刚度,主阻尼大于交叉阻尼;当稳态力为50~200 N时,转子下端y向偏移均随动态扰动力频率的增加呈现先增大后减小的趋势;系统的共振频率随稳态力的增大而增大。     

螺旋盘绕式可展开天线动力学仿真分析

盘绕式展开机构具有构造简单、高刚性、高可靠性、高收纳率等特点,因而特别适用于小型探测臂、太阳帆板、天线展开机构等航天领域。某螺旋盘绕式可展开天线是一种典型的盘绕式展开机构。建立合理精确的螺旋盘绕式可展开天线的结构动力学模型,对掌握其动力学特性至关重要。文中运用温度梯度方法解决天线纵杆预紧力的问题。将交叉的两根斜拉杆简化为单根可拉压杆,以此处理斜拉杆在振动过程中的松弛问题。采用有限元方法分析了天线展开状态的模态、振型及加速度响应,并采用低量级正弦振动试验对仿真结果进行了验证。     

某型机载雷达天线伺服系统的动力学分析

对某型机载雷达的天线伺服系统进行了动力学分析.首先根据天线结构和伺服单元结构的特点建立了有限元模型,然后在Patran/Nastran中进行了动力学分析,包括模态分析、冲击响应分析、频率响应分析、随机振动分析等,全面评估此系统的动力学特性.此分析计算为后续的结构设计优化、动力学设计提供了重要依据.     

基于改进变异蚁群算法神经网络的空间大型可展开天线动态响应辨识

针对空间大型可展开天线柔性大、展开过程中弹性变形与刚体运动相互耦合、机构运动参数时变的特点,提出了基于改进变异蚁群算法神经网络的辨识模型用于可展开天线动态响应辨识的方法。该方法采用改进变异蚁群算法优化神经网络权值,将变异机制引入蚁群算法,解决了蚁群算法收敛慢的缺点,对变异蚁群算法进行改进,提高了算法跳出局部最优的能力,进一步加快了收敛速度。仿真结果表明,该辨识模型兼具神经网络和蚁群算法的优点,不仅具有优异的非线性逼近能力,还具有高的运算效率。该辨识模型能够准确地辨识天线的动态响应,辨识的收敛速度快且精度高。     

星载波导裂缝天线的动态响应特性研究

动态响应分析是星载结构力学响应分析的重要组成部分。以星载波导裂缝天线为研究对象,采用通用大型有限元分析软件ABAQUS,建立了天线的力学仿真模型,进行了模态分析,得到了结构的固有频率及振型。采用LMS Test.Lab软件进行了模态试验,实测天线结构的固有频率和振型,并与有限元仿真结果进行了比较,验证了计算模型的准确性。基于模态仿真与试验结果,对天线结构进行了随机振动分析,得到了相应的结构强度、刚度响应和安全裕度数据。结果表明,力学仿真模型准确,该天线的结构设计满足星载环境设计要求。该仿真分析及模态测试对天线的结构设计有着重要的意义。     

某雷达天线转子现场动平衡试验研究

分析了某雷达天线转子进行现场动平衡试验的情况。试验表明,现场动平衡试验操作简便,节约试验成本,而且可以避免二次安装带来的误差。通过现场动平衡测试,满足了天线转子动平衡的精度要求。